Hersheyho-Chaseové experiment

Ve škole nás učí, že nositelkou genetické informace je DNA (deoxyribonukleová kyselina). Zajímalo vás ale někdy,kdo a jakým způsobem na to vůbec přišel? Odpověď si vysvětlíme v tomto článku.

Dlouho před tím, než se prokázalo, že veškerá genetická informace tkví v pořadí nukleotidů DNA, se vědci domnívali, že je DNA pouze zásobárnou fosforu. DNA se totiž skládá ze tří hlavních komponent – jsou jimi dusíkaté báze (adenin, tymin, cytosin a guanin),cukr (deoxyribózy) a právě fosfáty (což je přirozeně se vyskytující forma fosforu). Protože je v DNA opravdu velký obsah fosforu, předpokládalo se, že si ho buňka do DNA ukládá a v případě potřeby ho používá, a to že je jediná funkce DNA. Klíčem k vyluštění záhady dědičnosti měl podle tehdejších hypotéz být protein (bílkovina) – to on měl být nositelem genetické informace.

S experimentem, který navždy vyřešil tuto otázku, přišli Martha Cowles Chaseová a Alfred Hershey. K jejich pokusu si vybrali naprosto vhodný biologický objekt, který se skládá jen z proteinu a nukleové kyseliny (DNA) – bakteriofágy (virus napadající bakterie). Využili pro svůj prospěch v té době známý fakt, že nukleové kyseliny obsahují fosfor a proteiny síru. Jelikož byl znám také mechanismus, jakým bakteriofágy napadají buňky (pro připomenutí: virové částice nasedají na buňku, vpustí do ní svou genetickou informaci a pomocí jejích vlastních mechanismů se namnoží, hostitelská buňka praská a nové virové částice se šíří do okolí, zbytek původní virové částice ,,umírá“), bylo jasné, že substance, kterou virus vnáší do hostitelské buňky musí mít informaci pro namnožení.

Jenomže co tedy virus vnáší do hostitelských buněk?

Chaseová a Hershey tedy připravili dva druhy bakteriofágů tak, že si je radioktivně označili. Jedny izotopem fosforu ³²P pro sledování nukleových kyselin a druhé izotopem síry ³⁵S pro sledování proteinů. Nechali laboratorně připravené buněčné linie napadnout těmito označenými bakteriofágy. Dále pak napadené buněčné suspenze zcentrifugovali a pozorovali, co se bude dít dál, kde se po centrifugaci budou nacházet jejich označené prvky. Centrifugace nám slouží k oddělení lehkých a těžších částí suspenzí.

V případě bakteriofágů s označenými proteiny dopadl experiment následovně: buňky se po centrifugaci nacházely dole ve zkumavce a zbytky (právě proteinové kapsidy) původních virových částic poté, co vpustili do buněk svou nukleovou kyselinu, se nacházely ve zkumavce nahoře.

V případě bakteriofágů s izotopem fosforu se ale jejich označené molekuly nacházely ve zkumavce dole – v těžší části – v buňkách. Tento fakt hezky demonstroval skutečnost, že to, co bakteriofágy vnáší do hostitelských buněk, a to, co je s největší pravděpodobností zodpovědné za množení a uplatňování genetické informace, je právě nukleová kyselina.

Tento experiment byl velmo elegantní a vedl k opravdu důležitému objevu. Stal se základem a inspirací experimentům dalším a my doufáme, že se nám povedlo vám jeho princip přiblížit, a že z něj jste alespoň z části tak nadšení, jako my!